TSI1 – Physique-chimie TP15 : Un petit dosage
TP15 : Un petit dosage
Matériel : Burette, agitateur magnétique, pipettes de10 m`, propipette, 3 petits béchers, fiole jaugée de 100m`, un erlenmeyer, pissette d’eau distillée, BBT, Soude à précisément 0,1 mol/`(environ0,5`), acide chlorhydrique à environ0,01 mol/`(environ0,5`).
1 Objectif du TP
L’objectif de ce TP est de se familiariser avec la verrerie qui sera utilisée en TP tout au long de l’année et d’apprendre à s’en servir correctement.
On réalisera dans ce TP le dosage d’une solution d’acide chlorhydrique par une so- lution de soude. Un dosage est une expérience permettant de mesurer la concentration inconnue d’une espèce en solution.
2 Dilution
Vous avez à votre disposition une solution de soude (Na+(aq) + OH(aq)– ) de concen- tration c = 0,10 mol/`. On souhaite obtenir une solution de soude de concentration cb= 10−2mol/`. Pour cela :
• Rincer à l’eau distillée la verrerie qui va être utilisée dans cette étape : pipette de 10 m`, béchers, fiole jaugée de100 m`.
• Conditionner un bécher : verser un petit volume de la solution de soude dans un petit bécher etnettoyerles bords du bécher avec le liquide qu’il contient, puis jeter le liquide dans l’évier.
• Verser ensuite environ20 m`de soude dans le bécher.
• Conditionner la pipette de10 m`avec un peu de la solution prélevée dans le bécher.
• Pipetter ensuiteV = 10 m`de soude, les verser dans la fiole jaugée de volume V0 = 100 m` (la fiole jaugée n’a pas besoin d’être conditionnée puisqu’on va y ajouter de l’eau distillée).
• Remplir la fiole jaugée jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée. Finir le rem- plissage avec une pipette pour ne pas dépasser le trait de jauge.
Nous obtenons ainsi une solution de100 m`de soude de concentrationcb= 1.10−2mol/`.
En effet, nous avons prélevé un volume V de concentrationc en ion OH–, nous avons donc prélevé une quantité de matièren(OH−) = c V = 10−3mol. En mettant cette quantité de matière dans un volumeV1, on obtient une concentrationcb = cV
V0 = 10−2mol/`.
3 La burette
Laburettepermet d’ajouter au goutte-à-goutte (ou plus rapidement) un liquide dans un récipient, et d’en connaître très précisément le volume. Elle est composée d’un tube en verre d’environ1 cmde diamètre, gradué généralement en dixième de millilitres, muni à son embouchure d’un robinet permettant de faire varier le débit du liquide, et ouvert à son autre extrémité. La précision est d’une demi-division, soit0,05 m`(ou cm3), soit environ le volume d’une goutte.
• Rincer la burette à l’eau distillée, puis la conditionner avec la solution de soude à 10−2mol/`.
• La remplir avec cette même solution et faire le zéro.
4 Dosage
Nous allons maintenant réaliser le dosage d’une solution d’acide chlorhydrique H+(aq)+ Cl(aq)– par la soude à l’aide d’un indicateur coloré : le bleu de bromothymol (BBT).
Le BBT donne à la solution une couleur jaune si la concentration en H+(aq)est élevée (pH faible, milieu acide) et bleue si celle-ci est faible (pH élevé, milieu basique).
L’expérience consiste à verser petit à petit à l’aide d’une burette une solution de soude dans un volume connuVade solution d’acide chlorhydrique, de concentration inconnu ca, auquel on a rajouté quelques gouttes d’indicateur coloré. Il se produit la réaction suivante, qui est rapide et quasi-totale :
H+(aq)+HO(aq)– −−→H2O(l)
Tant que les ions H+(aq)sont en excès par rapport à la quantité d’ions HO(aq)– versés, la solution dans l’erlenmeyer (ou le bécher) est acide donc reste jaune. Au moment où on a versé autant (en quantité de matière) d’ions HO(aq)– qu’il y avait initialement d’ions H+(aq), la solution devient verte. On dit qu’on est à l’équivalence. Ensuite, si on continue à verser des ions HO(aq)– , la solution devient bleue (basique).
À l’équivalence, on a autant d’ions HO(aq)– versés qu’il y avait initialement d’ions H+(aq). Au moment où la solution devient verte on a donc
cbVb=caVa,
oùVb est le volume de soude versé.cb,Vb etVa étant connu, ceci nous permet de déterminer
ca =cbVb Va
.
• Préparer un erlenmeyer contenant précisémentVa = 10 m`de la solution d’acide chlorhydrique de concentration inconnue.
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• Y ajouter quelques gouttes de BBT. Il faut une quantité suffisante pour que la cou- leur soit nettement visible, et pas trop grande car le BBT réagit avec les réactifs de notre réaction de dosage. Mettre une grande quantité fausserait donc le dosage. En pratique, une ou deux gouttes suffisent souvent.
• Réaliser un premier dosage rapide pour déterminer un ordre de grandeur du volume versé à l’équivalence : faites couler la solution de la burette dans l’erlen à débit élevé et noter pour quel volume la solution commence à changer de couleur.
• Réaliser ensuite un dosage précis : recommencer l’expérience en commençant par verser rapidement un volume de soude égale à envrion 80-90 % du volume déter- miné précédemment puis verser goutte à goutte jusqu’à déterminer précisément l’équivalence.
• Le dosage doit être reproductible. Il faut s’en assurer en réalisant plusieurs dosages précis. Selon le temps qu’il vous reste, réaliser jusqu’à trois dosages précis. Bien préciser dans le compte-rendu la valeur du volume équivalent trouvé pour chaque dosage, et la moyenne des dosages précis. Déterminer la concentration de la solu- tion d’acide chlorhydrique.
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